Макросы

Макросы в TASM — будьте внимательны!

Хочется обратить Ваше внимание на определённый момент. Макросы в TASM продуманы и подогнаны под совместное использование друг с другом

Вы заметили, что в коде, написанном вручную отсутствует макрос local (local tmp:WORD). Локальная переменная (в нашем случае) будет работать корректно только, если мы используем макрос функции func PASCAL, arg1, arg2… так как локальные переменные тоже используют стек. Не представляя, как реально будет отображён макрос в реальном коде, в целях избежания сложно определяемых ошибок, нужно пользоваться правилами.

Старайтесь не смешивать использование макросов и чистого кода, по крайней мере при написании одного блока программа, например — одной функции. Выбирайте один подход — либо макрокоманды, либо чистый код.
Проверяйте код каждой функции через отладчик (обязательно) и дизассемблер (желательно).
Старайтесь изучить, понять и запомнить реальный код, в который преобразуется макроопределение.

Мы продемонстрировали, как использовать макрос функции для упрощения кода программы, набор макросов и других «приятностей» у TASM большой — советуем просмотреть в нашем архиве (DOS-1.RAR) «Справочник по системе программирования ТУРБО АССЕМБЛЕР 2.0 (под руководством Орлова С.Б.)»: D:\TASM.2_0\DOC\ — между прочем, на русском языке.

Не только макросы могут удивить програмиста странным кодом — результатом. Сам ассемблер, TASM в этом не исключение, преподносит часто сюрпризы, транслируя ваш код, как ему захочется, исходя из соображений скорости исполнения либо экономии объёма используемой памяти. Отсюда вывод: отладчик и дизассемблер должны стать вашими постоянными и лучшими друзьями.

Ассемблер — программирование или искусство?

Скажем так, все зависит от того, в чьих руках он находится. Ассемблер — это первичный элемент мира процессора, из сочетаний этих элементов складывается его душа, его самосознание. Подобно тому, как вся музыка, написанная в истории человечества, состоит из сочетаний семи нот, так и сочетание ассемблерных команд наполняет компьютерный мир цифровой жизнью. Кто знает лишь три аккорда — это «попса», кому же известна вся палитра — это классика.

Почему же наука так жаждет проникнуть в квантовые глубины и захватить в свои руки неуловимый первичный кирпичик материи? Чтобы получить над ней власть, изменять ее по своей воле, стать на уровень Творца Вселенной. В чьи руки попадет такая власть — это еще вопрос. В отличие от науки, в мире программирования тайн нет, нам известны кирпичики, его составляющие, а следовательно, и та власть над процессором, которую нам дает знание ассемблера.

Чтобы программирование на языке ассемблера поднялось на уровень искусства, нужно постичь его красоту, скрывающуюся за потоком единиц и нулей. Как и в любой отрасли человеческой деятельности, в программировании можно быть посредственностью, а можно стать Мастером. И то и другое отличает степень культуры, образования, труда и, главное, то, сколько души автор вкладывает в свое творение.

Ассемблер и терминатор

Не так давно Джеймс Кэмерон выпустил в свет 3D-версию второго «Терминатора», и в качестве интересного исторического факта можно отметить один любопытный момент из жизни киборга-убийцы…

Кадр из фильма «Терминатор»

Здесь мы видим «зрение» терминатора, а слева на нем отображается ассемблерный листинг. Судя по нему, знаменитый Уничтожитель работал на процессоре MOS Technology 6502 либо на MOS Technology 6510. Этот процессор впервые был разработан в 1975 году, использовался на компьютерах Apple и, помимо всего прочего, на знаменитых игровых приставках того времени Atari 2600 и Nintendo Entertainment System (у нас более известной как Dendy). Имел лишь три 8-разрядных регистра: А-аккумулятор и два индексных регистра X и Y. Такое малое их количество компенсировалось тем, что первые 256 байт оперативной памяти (так называемая нулевая страница) могли адресоваться специальным образом и фактически использовались в качестве 8-разрядных или 16-разрядных регистров. У данного процессора было 13 режимов адресации на всего 53 команды. У терминатора идет цепочка инструкций LDA-STA-LDA-STA… В семействе 6502 программы состояли чуть менее чем полностью из LDA/LDY/LDX/STA/STX/STY:

Чтение и запись в порты ввода-вывода также выполнялись этими командами, и программа терминатора имеет вполне осмысленный вид, а не представляет собой бестолковую фантазию сценариста: MOS Technology 6502 / Система команд.

Выражения

Компилятор позволяет
использовать в программе выражения
которые могут состоять ,
и . Все выражения
являются 32-битными.

Операнды

Могут быть использованы
следующие операнды:

Метки определённые
пользователем (дают значение
своего положения).
Переменные определённые
директивой
Константы определённые
директивой
Числа заданные в формате:
- Десятичном (принят по
  умолчанию): 10, 255
- Шестнадцатеричном (два
  варианта записи): 0x0a, $0a, 0xff,
  $ff
- Двоичном: 0b00001010, 0b11111111
- Восьмеричном (начинаются с
  нуля): 010, 077
PC — текущее значение
программного счётчика (Programm
Counter)

Операторы

Компилятор поддерживает ряд
операторов которые перечислены в
таблице (чем выше положение в
таблице, тем выше приоритет
оператора). Выражения могут
заключаться в круглые скобки, такие
выражения вычисляются перед
выражениями за скобками.

Приоритет	Символ	Описание
14
14
14
13
13
12
12
11
11
10
10
10
10
9
9
8
7
6
5
4

Логическое
отрицание

Символ: ! Описание: Возвращает 1 если выражение равно 0, и наоборот Приоритет: 14 Пример: ldi r16, !0xf0 ; В r16 загрузить 0x00

Побитное отрицание

Символ: ~ Описание: Возвращает выражение в котором все биты проинвертированы Приоритет: 14 Пример: ldi r16, ~0xf0 ; В r16 загрузить 0x0f

Минус

Символ: - Описание: Возвращает арифметическое отрицание выражения Приоритет: 14 Пример: ldi r16,-2 ; Загрузить -2(0xfe) в r16

Деление

Символ: / Описание: Возвращает целую часть результата деления левого выражения на правое
Приоритет: 13 Пример: ldi r30, label/2

Вычитание

Символ: - Описание: Возвращает результат вычитания правого выражения из левого Приоритет: 12 Пример: ldi r17, c1-c2

Сдвиг влево

Символ: << Описание: Возвращает левое выражение сдвинутое влево на число бит указанное справа Приоритет: 11 Пример: ldi r17, 1<<bitmask ; В r17 загрузить 1 сдвинутую влево bitmask раз

Сдвиг вправо

Символ: >> Описание: Возвращает левое выражение сдвинутое вправо на число бит указанное справа Приоритет: 11 Пример: ldi r17, c1>>c2 ; В r17 загрузить c1 сдвинутое вправо c2 раз

Меньше чем

Символ: < Описание: Возвращает 1 если левое выражение меньше чем правое (учитывается знак), и 0 в противном случае Приоритет: 10 Пример: ori r18, bitmask*(c1<c2)+1

Меньше или равно

Символ: <= Описание: Возвращает 1 если левое выражение меньше или равно чем правое (учитывается знак), и 0 в противном случаеПриоритет: 10 Пример: ori r18, bitmask*(c1<=c2)+1

Больше чем

Символ: > Описание: Возвращает 1 если левое выражение больше чем правое (учитывается знак), и 0 в противном случаеПриоритет: 10 Пример: ori r18, bitmask*(c1>c2)+1

Больше или равно

Символ: >= Описание: Возвращает 1 если левое выражение больше или равно чем правое (учитывается знак), и 0 в противном случаеПриоритет: 10 Пример: ori r18, bitmask*(c1>=c2)+1

Равно

Символ: == Описание: Возвращает 1 если левое выражение равно правому (учитывается знак), и 0 в противном случаеПриоритет: 9 Пример: andi r19, bitmask*(c1==c2)+1

Не равно

Символ: != Описание: Возвращает 1 если левое выражение не равно правому (учитывается знак), и 0 в противном случаеПриоритет: 9 Пример: .SET flag = (c1!=c2) ;Установить flag равным 1 или 0

Побитное
исключающее ИЛИ

Символ: ^ Описание: Возвращает результат побитового исключающего ИЛИ выражений Приоритет: 7 Пример: ldi r18, Low(c1^c2)

Логическое И

Символ: && Описание: Возвращает 1 если оба выражения не равны нулю, и 0 в противном случае
Приоритет: 5 Пример: ldi r18, Low(c1&&c2)

Логическое ИЛИ

Символ: || Описание: Возвращает 1 если хотя бы одно выражение не равно нулю, и 0 в противном случаеПриоритет: 4 Пример: ldi r18, Low(c1||c2)

LOW(выражение) возвращает
младший байт выражения
HIGH(выражение) возвращает
второй байт выражения
BYTE2(выражение) то же что и
функция HIGH
BYTE3(выражение) возвращает
третий байт выражения
BYTE4(выражение) возвращает
четвёртый байт выражения
LWRD(выражение) возвращает биты
0-15 выражения
HWRD(выражение) возвращает биты
16-31 выражения
PAGE(выражение) возвращает биты
16-21 выражения
EXP2(выражение) возвращает 2 в
степени (выражение)
LOG2(выражение) возвращает целую
часть log2(выражение)

Использование программы

Этот раздел описывает
использование компилятора и
встроенного редактора

Открытие
файлов

В WAVRASM могут быть открыты как
новые так и существующие файлы.
Количество открытых файлов
ограничено размером памяти, однако
объём одного файла не может
превышать 28 килобайт (в связи с
ограничением MS-Windows). Компиляция
файлов большего размера возможна,
но они не могут быть редактируемы
встроенным редактором. Каждый файл
открывается в отдельном окне.

Сообщения об
ошибках

После компиляции программы
появляется окно сообщений. Все
обнаруженные компилятором ошибки
будут перечислены в этом окне. При
выборе строки с сообщением о
ошибке, строка исходного файла, в
которой найдена ошибка, становится
красной. Если же ошибка находится
во вложенном файле, то этого
подсвечивания не произойдёт.

Если по строке в окне сообщений
клацнуть дважды, то окно файла с
указанной ошибкой становится
активным, и курсор помещается в
начале строки содержащей ошибку.
Если же файл с ошибкой не открыт
(например это вложенный файл) то он
будет автоматически открыт.

Учтите, что если Вы внесли
изменения в исходные тексты
(добавили или удалили строки), то
информация о номерах строк в окне
сообщений не является корректной.

Опции

Некоторые установки программы
могут быть изменены через пункт
меню Options. Если выбрать этот пункт
то появится вот такое диалоговое
окно:

В поле ввода озаглавленном
«List-file extension» вводится
расширение используемое для файла
листинга, а в поле «Output-file
extension» находится расширение для
файлов с результатом компиляции
программы. В прямоугольнике «Output
file format» можно выбрать формат
выходного файла (как правило
используется интеловский). Однако
это не влияет на объектный файл
(используемый AVR Studio), который
всегда имеет один и тот же формат, и
расширение OBJ. Если в исходном файле
присутствует сегмент EEPROM то будет
также создан файл с расширением EEP.
Установки заданные в данном окне
запоминаются на постоянно, и при
следующем запуске программы, их нет
необходимости переустанавливать.

Опция «Wrap relative jumps» даёт
возможность «заворачивать»
адреса. Эта опция может быть
использована только на чипах с
объёмом программной памяти 4К слов
(8К байт), при этом становится
возможным делать относительные
переходы (rjmp) и вызовы подпрограмм
(rcall) по всей памяти.

Опция «Save before assemble» указывает
программе на необходимость
автоматического сохранения
активного окна (и только его) перед
компиляцией.

Если Вы хотите чтобы при закрытии
программы, закрывались все
открытые окна, то поставьте галочку
в поле «Close all windows before exit».

Atmel, AVR являются
зарегистрированными товарными
знаками фирмы Atmel Corporation

Перевод выполнил Руслан
Шимкевич, [email protected]

Техника программирования

В состав полной версии системы программирования на макроассемблере (дистрибутивного пакета) входит набор макроопределений и подпрограмм различного назначения и примеры их использования. Внимательно просмотрите все подкаталоги вашей версии макроассемблера, наверняка в них найдутся полезные и интересные решения, которые можно применять в вашей работе.
Не забывайте о том, что при составлении программ можно использовать модули библиотек, входящих в состав систем программирования на языках высокого уровня, например, на Си. Правда, для этого надо иметь описание этих библиотек, но без него невозможно их использование и в рамках той системы программирования, для которой они созданы.
Если у вас есть доступ к сети Internet, то на разных ее сайтах можно найти множество готовых решений буквально на все случаи жизни

Только обращайте внимание на даты разработки программ и подпрограмм. Многие из них морально устарели и при использовании новых инструкций микропроцессоров могут быть существенно упрощены.
В процессе работы с ассемблером у вас постепенно будет накапливаться набор собственных решений, которые пригодятся в новых разработках

Для удобства их последующего использования старайтесь при написании программ составлять как можно больше подпрограмм, оформленных в виде отдельных модулей, лучше исходных, а не объектных ― первые проще модифицировать в случае необходимости. Применение подпрограмм несколько увеличивает размеры задачи и замедляет процесс ее выполнения. Но взамен вы получаете возможность отлаживать большую программу по частям и использовать отлаженные подпрограммы в других своих разработках.
Не забывайте о существовании такого эффективного средства, как макросы ― макроопределения и макровызовы. Они позволяют сокращать не только исходный текст программы, но и количество возможных ошибок при его наборе. Кроме того, макровызовы удобно применять при запросе системных функций, которые выполняют много полезных действий таких, как работа с окнами, с файловой системой, ввод и вывод данных и пр.

3.3.9. Условное ассемблирование

#if#ifdef#ifndef

if выражение
…
endif

if выражение
…
else
…
endif

if выражение1
…
elseif выражение2
…
elseif выражение3
…
else
…
endif

IF1/ELSEIF1 — если ассемблер выполняет первый проход ассемблирования;
IF2/ELSEIF2 — если ассемблер выполняет второй проход ассемблирования (часто не работает на современных ассемблерах);
IFE выражение/ELSEIFE выражение — если выражение равно нулю (ложно);
IFDEF метка/ELSEIFDEF метка — если метка определена;
IFNDEF метка/ELSEIFNDEF метка — если метка не определена;
IFB <аргумент>/ELSEIFB <аргумент> — если значение аргумента — пробел (эти и все следующие директивы используются в макроопределениях для проверки параметров);
IFNB <аргумент>/ELSEIFNB <аргумент> — если значение аргумента — не пробел (используется в макроопределениях для проверки переданных параметров);
IFDIF <аргумент1>,<аргумент2>/ELSEIFDIF <аргумент1>,<аргумент2> — если аргументы отличаются (с различием больших и маленьких букв);
IFDIFI <аргумент1>,<аргумент2>/ELSEIFDIFI <аргумент1>,<аргумент2> — если аргументы отличаются (без различия больших и маленьких букв);
IFIDN <аргумент1>,<аргумент2>/ELSEIFIDN <аргумент1>,<аргумент2> — если аргументы одинаковы (с различием больших и маленьких букв);
IFIDNI <аргумент1>,<аргумент2>/ELSEIFIDNI <аргумент1>,<аргумент2> — если аргументы одинаковы (без различия больших и маленьких букв).

if $ gt 65535 ; Если адрес вышел за пределы сегмента.
.err
endif

.ERR1 — ошибка при первом проходе ассемблирования;
.ERR2 — ошибка при втором проходе ассемблирования;
.ERRE выражение — ошибка, если выражение равно нулю (ложно);
.ERRNZ выражение — ошибка, если выражение не равно нулю (истинно);
.ERRDEF метка — ошибка, если метка определена;
.ERRNDEF метка — ошибка, если метка не определена;
.ERRB <аргумент> — ошибка, если аргумент пуст (эта и все следующие директивы используются в макроопределениях для проверки параметров);
.ERRNB <аргумент> — ошибка, если аргумент не пуст;
.ERRDIF <аргумент1>,<аргумент2> — ошибка, если аргументы различны;
.ERRDIFI <аргумент1>,<аргумент2> — ошибка, если аргументы отличаются (сравнение не различает большие и маленькие буквы);
.ERRIDN <аргумент1>,<аргумент2> — ошибка, если аргументы совпадают;
.ERRIDNI <аргумент1>,<аргумент2> — ошибка, если аргументы совпадают (сравнение не различает большие и маленькие буквы).

I.3. Особенности терминологии

MASM

MacroConstant EQU 123 ;; Числовая макроконстанта
MacroVar = 123 ;; Числовая макропеременная
MacroText EQU <string> ;; строковая макропеременная
MacroText TEXTEQU <string> ;; строковая макропеременная

MacroConstant EQU 123 ;; numeric equates
MacroVar = 123 ;; numeric equates
MacroText EQU <string> ;; text macro
MacroText TEXTEQU <string> ;; text macro

Что имеет ввиду автор?
Посмотрите что такое макроопределение — это некий текст, который как бы «вставляется» препроцессором в исходный текст программы в месте вызова макро.
А что такое в терминологии MASM numeric equates, или text macro — это некоторые переменные, значения которых «подставляются» в исходный текст программы во время компиляции вместо имён этих переменных.
Таким образом, можно сказать, что определения представленные выше — макро, но в упрощённом их виде.

MacroConstant EQU 123 ;; Числовая макроконстанта
MacroVar = 123 ;; Числовая макропеременная

Макросы для работы со стеком

Код (ASM):

; Сохранение аргументов в стеке
PushArg macro arg ; заголовок макроопределения
local par ; описание локальной переменной par
; цикл формирования последовательности команд push arg
irp par,; par = arg — имя очередного аргумента
push par ; push arg — заготовка формируемой команды push
endm ; конец цикла (действия директивы irp)
endm ; конец макроопределения
; Выборка аргументов из стека
PopArg macro arg ; заголовок макроопределения
local par ; описание локальной переменной par
; цикл формирования последовательности команд pop arg
irp par,; par = arg — имя очередного аргумента
pop par ; pop arg — заготовка формируемой команды pop
endm ; конец цикла (действия директивы irp)
endm ; конец макроопределения

I.4. Благодарности

MASMFour-FCyberManiacCyberManiacFatMoonrustamThe SvinEdmond/HI-TECH

II. Лень – двигатель Макро

Если есть что-то похожее, что нужно делать очень часто, я могу оформить это как макроопределение.

ООПMASM32 ООП MASM32

m2m MACRO M1, M2
push M2
pop M1
ENDM
return MACRO arg
mov eax, arg
ret
ENDM

Код (ASM):

push переменная2
pop переменная1

Код (ASM):

mov wc.cbWndExtra, NULL
m2m wc.hInstance, hInst
mov wc.hbrBackground, COLOR_BTNFACE+1
. . . .
mov wc.cbWndExtra, NULL
push hInst
pop wc.hInstance,
mov wc.hbrBackground, COLOR_BTNFACE+1

push/popm2mm2m

Мощь макро была бы сказочной, если бы MASM умел следить за кодом, или ему можно было бы указать, что, например, сейчас регистр ebx == 0, или eax никем не используется. Хотя мы попробуем достичь подобного эффекта самостоятельно.

push/popmov eax,…m2m

Эффективность кода
Совершенство стилистики

m2m

Это одна из вечных задач архитектора – найти баланс между эффективностью в коде и совершенством стилистики.

Если, объединяя что-то в одно целое, я улучшаю стиль кода – это можно сделать в виде макроопределения.

Код (ASM):

$$$WIN32START macro
PUBLIC l$_ExitProgram
_start
xor ebx,ebx
endm
$$$WIN32END macro
l$_ExitProgram
push $$$__null
call ExitProcess
end _start
endm

main

Если ты используешь технологию программирования – попытайся заключить её в комплекс макроопределений.
Например, для модульного программирования нужно создать макросы для определения модуля, его частей, кода и данных.

PROGRAM_IMAGE_BASE EQU 400000h

Relock GetModuleHandlePROGRAM_IMAGE_BASE PROGRAM_IMAGE_BASE

III. Макромир MASM

Пример:
Создайте небольшой модуль с именем macro.asm.
И напишите в нём несколько строчек

.386
.data
.code
echo Hello!!!
echo Ты должен увидеть во время компиляции
end

Так действует директива echo. С помощью неё можно подсмотреть значения переменных.
Mycount = 1
%echo @CatStr(%Mycount)
Если вы не знаете, как это работает, не волнуйтесь, обо всём будет рассказано. А пока несколько экспериментов:
Напишите:

MyMacro macro reg
dec reg
endm
.code
mov eax,5
MyMacro reg
MyMacro reg

Взгляните на код программы под отладчиком. Что у вас получилось? Что будет, если вы измените текст внутри макроопределения?
Теперь напишите:

MyVar = 1
MyMacro macro
MyVar = MyVar+1
%echo MyVar = @CatStr(%MyVar)
endm
MyMacro
MyMacro
MyMacro
MyMacro

Каким будет вывод на экран во время компиляции?

MacroName macro paramlist
макроопределение
endm

…
MacroName

mov eax, MacroName()
…

MyMacro macro
echo Это макро 1
endm
MyMacro macro
echo Это макро 2
endm
MyMacro

PURGE

PURGE macroname

macroname